IMO prueba en cien pacientes un prototipo de retinógrafo hiperespectral que permite fotografiar la capa situada tras la retina

Esta nueva cámara de fondo de ojo aporta detalle de la firma espectral o “huella dactilar” de la retina y logra imágenes de las capas oculares más profundas realizando fotografías en el infrarrojo.

retinógrafo hiperespectral Be-Optical

Un estudiante de doctorado del proyecto europeo BE-OPTICAL, dedicado a impulsar nuevos equipos médicos de diagnóstico por la imagen, ha probado con 100 pacientes de IMO un avanzado prototipo para realizar fotografías del fondo de ojo. Se trata de un retinógrafo hiperespectral, capaz de aportar nueva información de la retina y llegar, incluso, a la capa que hay detrás de ella: la coroides.

Retinógrafo más allá de la luz visible

Como destaca el Dr. Carlos Mateo, especialista de IMO y colaborador de la investigación, “la retinografía convencional es una prueba diagnóstica básica en las consultas de oftalmología, ya que permite fotografiar la parte posterior del ojo y observar la apariencia de la retina, detectando y controlando las lesiones que se producen en distintas patologías retinianas”. Para hacerlo, se utiliza un microscopio adaptado, que incluye un flash para iluminar el fondo del ojo, unido a una cámara que, como la mayoría de dispositivos tecnológicos actuales, se basa en el modelo cromático RGB  (Red Green Blue). “Con la mezcla de estos tres colores básicos se obtienen los diferentes tonos del espectro de luz visible (luz blanca), ofreciendo así una reproducción del aspecto del fondo ocular al ser iluminado por la luz. Sin embargo, con esta nueva cámara de fondo de ojo hiperespectral podemos capturar imágenes con otros tipos de radiación”, explica Tommaso Alterini, el joven físico de la UPC que desarrolla este proyecto dentro del marco de BE-OPTICAL. Su prototipo, en concreto, amplía el rango que capta un retinógrafo estándar del espectro de luz visible hasta el espectro NIR (infrarrojo cercano). Esto significa pasar de trabajar con longitudes de onda de entre unos 450-700 nanómetros a 400-1.300 nanómetros.

¿Y cuál es el beneficio? Para empezar, una mayor profundidad de visualización. El nuevo sistema permite ver la coroides –capa subretiniana–, debido a que la pigmentación de la retina por la presencia de melanina (sobre todo en pacientes de piel morena) absorbe la mayor parte de la luz visible, pero deja penetrar longitudes de onda más altas (infrarrojo).

visualización coroides con el nuevo retinógrafo hiperespectral

Fotografía de fondo de ojo realizada en el infrarrojo, donde se aprecian las estructuras de la coroides.

Firmas espectrales de la retina

Y esto no es todo. Según Tommaso Alterini, “no se trata sólo de acceder a niveles más profundos, ya que la imagen hiperespectral también nos ofrece la oportunidad de examinar las estructuras retinianas desde otros puntos de vista y con mayor precisión”. En este sentido, el nuevo retinógrafo puede ayudar a establecer patrones de reconocimiento útiles para el diagnóstico: “Cada sustancia responde de manera particular a una determinada longitud de onda, para la cual refleja más o menos radiación. Este perfil característico se corresponde con la firma espectral de la sustancia y los diferentes componentes que se encuentran en la retina tienen la suya propia. Por tanto, logrando registrar información de más bandas del espectro (15 en esta nueva cámara, en contraste con las 3 a las que se limita la retinografía convencional) e identificando estas firmas (como si se tratase de la huella de una persona), será posible localizar exactamente las pequeñas alteraciones que se producen en las estructuras del fondo de ojo del paciente y así ayudar al diagnóstico temprano de las patologías retinianas”, aclara el físico.

Las primeras pruebas realizadas en IMO para testar el prototipo empiezan a dibujar su potencial y, como indica el Dr. Mateo, “apunta a ser de especial utilidad para patologías como la degeneración macular asociada a la edad (DMAE)”. Por ejemplo, “con el nuevo retinógrafo estamos viendo de forma más diferenciada las drusas, depósitos de materiales de desecho que se acumulan debajo de la retina y que atrofian la zona próxima de tejido en pacientes con la enfermedad”. La proyección de Tommaso es llegar a construir una gran base de datos con estas fotografías, lo cual posibilitará la utilización de algoritmos de inteligencia artificial y técnicas de big data que permitan determinar, para cada píxel de la imagen, si existe daño ocular o no.

Esta es una de las grandes potencialidades del proyecto, que, a diferencia de otras investigaciones que se han llevado a cabo con esta tecnología de última generación, no parte de una adaptación de los sistemas ópticos convencionales. Se trata de un prototipo original, un retinógrafo diseñado a medida para esta aplicación y el máximo aprovechamiento de sus beneficios en el estudio del fondo del ojo.

fotografías con retinógrafo convencional y retinógrafo hiperespectral

Imágenes de fondo de ojo registradas con la cámara hiperespectral para diferentes longitudes de onda (624, 865 y 1025 nm), en las que se aprecia una drusa que permanecía oculta en la retinografía convencional (RGB).

Potencial de la imagen hiperespectral

La tecnología de imagen hiperespectral, por sus características de monitoreo y caracterización de objetos a distancia, es una de las herramientas más prometedoras y atractivas tanto en la investigación como en la industria. De hecho, ya se ha aplicado en campos como la agricultura, la astronomía, la geología o la defensa militar. En cuanto a la biomedicina, la tecnología de imágenes multiespectrales (MSI) es una técnica no invasiva que permite obtener información de los tejidos biológicos sin necesidad de extraer muestras de ellos. En los últimos años, se ha utilizado para avanzar en el diagnóstico de muchas enfermedades (detección y seguimiento del cáncer, oxigenación de tejidos, etc.) y, como parte del proyecto BE-OPTICAL, el objetivo es desarrollar una nueva oleada de prototipos que aprovechen la capacidad de este sistema basado en la luz para el diagnóstico médico no invasivo.

BE-OPTICAL, innovación europea

BE-OPTICAL es un programa coordinado por la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC), financiado por el programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea y que cuenta con la participación de IMO, junto a otros siete centros, universidades y empresas de Alemania, Francia, Reino Unido y Polonia. Desde su puesta en marcha en 2015, apoya la formación transversal y capacitación de 14 jóvenes estudiantes de doctorado para que lideren el progreso en imágenes médicas y, con ello, contribuyan a la detección precoz de enfermedades.